[发明专利]基于4f相位相干成像系统的中子束流脉宽测量装置和测量方法

说明书

本发明公开了一种基于4f相位相干成像系统的中子束流脉宽的测量装置和测量方法，所述测量装置包括同步控制系统，飞秒激光器，激光束调制系统，4f相位相干成像系统，标准电光晶体，数据记录装置，以及中子源，所述同步控制系统控制飞秒激光器发射激光并控制中子源发射中子束流脉冲，所述中子束流脉冲射向标准电光晶体，所述测量装置还包括相位阵列阶梯反射镜器件。本测量装置可实现不同时域下的中子束流脉冲宽度的测量。

技术领域

本发明涉及光学参数测量领域，具体地说，涉及中子束流脉冲宽度的测量装置和测量方法。

背景技术

2011年，中国散裂中子源(CSNS)在广东东莞市正式开工建设。于2017年成功打靶，获得中子束流，标志着中国散裂中子源正式建设成功。至此，中国的中子应用技术的迅猛发展，逐步渗透到工农业、医药业和科学研究等领域。中子应用主要包括中子活化分析、中子测井、中子测水、中子照相、中子散射和衍射等。因此，对于中子脉冲宽度的准确测量有着非常重要的意义和价值。到目前为止，中子脉冲宽度的测量技术，主要依靠中子探测器技术。上个世纪末，科学家们为了研究非低温氘-氚(DT)内爆时产生的中子脉冲，研制出最快响应时间分别为27ps(H.Azechi,N.Miyanaga,R.O.Stapf,H.Takabe,A.Nishiguchi,M.Unemoto,Y.Shimada,M.Yamanaka,T.Yamanaka,S.Nakai,and C.Yamanaka,“Thermonuclear burntime and duration in laser-driven high-aspect-ratio targets,”Appl.Phys.Lett.55,945–947(1989))和25ps(R.A.Lerche,D.W.Phillion,andG.L.Tietbohl,“25ps neutron detector for measuring ICF target burn history,”Rev.Sci.Instrum.66,933(1995))的中子探测器。21世纪初，Stoeckl等人为了研究低温氘-氚(DT)内爆时产生的中子脉冲，研制出了响应时间为70ps的中子探测器(C.Stoeckl,V.Yu.Glebov,S.Roberts,T.C.Sangster,R.A.Lerche,R.L.Griffith,and C.Sorce,“Ten-inch manipulator-based neutron temporal diagnostic for cryogenic experimentson OMEGA,”Rev.Sci.Instrum.74,1713(2003))。2020年，Arikawa等人为了研究低温氘-氚(DT)内爆时所产生的中子脉冲提出了1ps时间分辨的中子探测器的概念设计(Y.Arikawa,M.Ota,M.Nakajima,T.Shimizu,S.Segawa,T.N.Khoa Phan,Y.Sakawa,Y.Abe,A.Morace,S.R.Mirfayzi,A.Yogo,S.Fujioka,M.Nakai,H.Shiraga,H.Azechi,R.Kodama,K.Kan,J.Frenje,M.Gatu Johnson,A.Bose,N.V.Kabadi,G.D.Sutcliffe,P.Adrian,C.Li,F.H.Séguin,R.Petrasso,“The conceptual design of 1-ps time resolution neutrondetector for fusion reaction history measurement at OMEGA and the NationalIgnition Facility,”Rev.Sci.Instrum.91,063304(2020))。到目前为止，对于中子探测器的研究已持续数十年。但对于能够实现超快时间分辨的中子探测器的研发是极为困难的。

发明内容

本发明的目的是通过标准电光晶体的电光效应(泡克耳斯效应)，结合材料的光动力学分析，通过非线性光学信息处理，实现中子脉冲宽度的精确测量。本发明提供了一种基于4f相位相干成像系统的中子束流脉冲宽度的测量装置，可以精确中子束流脉冲宽度。